Linux シン・クライアントによるクラウド・コンピューティング

Linux ベースのクラウド・コンピューティング・システムがユーザーおよび環境にもたらすメリット

Linux® の観点からクラウド・コンピューティングについて調べ、最も革新的で一般的な Linux ベースのソリューションのいくつかについて、特に環境面でのメリットという視点で見ていきます。

Jeffrey M. Osier-Mixon, Technical Writer, MontaVista Software, Inc.

Jeffrey Osier-Mixon はテクニカル・ライターであり、オープンソースの提唱者であり、そしてコミュニティー・マネージャーでもあります。彼はオープンソース・ソフトウェアに関するブログを書き、Meld 組み込み Linux コミュニティーを運営し、そして Linux に関する会議で講演を行っています。



2009年 4月 28日

さまざまな場で、さまざまな視点から、クラウド・コンピューティングが詳細に解説されています。組み込み Linux のエンジニアやマニアにとってクラウド・コンピューティングの非常に興味深い側面の 1 つは、Linux シン・クライアントに突然関心が高まっていることです。

クラウド・コンピューティングの基本的な概念は、インターネット上でアクセスできるリソースを使用する、ということです。機能の限定されたクライアントと組み合わせたクラウド・コンピューティングは、概してダム端末 (つまりかつて流行であったシン・クライアント) を使って行われる LAN を介したクライアント・サーバー・コンピューティングと似ています。(「シン」という言葉は、これらの機器自体がほとんど、あるいはまったく処理能力を持たず、サーバーの処理能力に依存する、ということを意味していました。)

シン・クライアントを使って行われるクライアント・サーバー・コンピューティングは、膨大な量のデータをネットワーク上で交換する必要があったため、帯域幅がコンピューティングを制限する要素となっていました。1990年代半ばに GUI によるシン・クライアントが一般的になりましたが、帯域幅要件のため、それらの使用は相変わらず LAN に制限されていました。単に、インターネットとの接続は十分な速度が出なかったからです。しかしそうした制約があっても、一元化するメリットは大きかったため (特に、コンピューターは高価であり、シン・クライアント端末は安価であるというハードウェア・コストの利点から)、一元化によるメリットと制約との間でのトレードオフを行う価値があったのです。

ネットワーク・コンピューティング

手軽に利用できる高速インターネット・アクセスが急速に普及し、インターネットのバックボーン自体の容量が増え続けるのに伴い、前述のトレードオフの必要はなくなりました。そして高スループットへの移行によって、さまざまな興味深い技術が実現可能となりました。

今や Web ブラウザーを使うことで、以前はローカル・マシン上にホストされるソフトウェアでしか実行できなかったタスクをリモート・サーバーで実行することができ、さらにはページのレイアウトや画像の編集といったグラフィック操作でさえ Web ブラウザーで行うことができます。そうした需要に応えるため、多くの会社がサービスを作成しています。皆さんがローカルで実行するどのようなタスクを考えてみても、どこかの会社が、そのサービスをオンラインで、おそらく無料で提供していると思って間違いありません。

このパラダイムによって、まったく新しい種類のソフトウェアや機器をはじめとするさまざまな情報に、ネットワークを介してアクセスするための新たな方法が生まれました。この方法ではもはや、端末は処理能力の低いダム端末ではなく、クライアントは最低限の機能しか持たないシン・クライアントではありません。人によっては、「シン」の定義はインターネットにアクセスできるすべてのシステムを含むほどにまで拡張されており、クライアントがどの程度の機能を持っているかといったこととは無関係になっています。こうしたクライアントには、携帯電話、ネットブックや MID (Mobile Internet Device) などの新しい機器、さらには再利用の古いデスクトップやラップトップ・コンピューターまで含まれます。サーバーがインターネットと同程度に処理能力が高く (シック)、機能が豊富で (リッチ)、あらゆるところとネットワーク接続できる場合には、すべてのクライアントはシン・クライアントなのです。

ほとんどの業界アナリストは、シン・クライアント (特に携帯電話) が使われることが非常に多くなっていることを認めています。実際、今後数年で、シン・クライアントは世界中のほとんどの人々がインターネットにアクセスするための主要な手段として利用されるようになると予想されています。

かつて 1984年に John Gage が予言したように、ついにネットワークがコンピューターになったのです。


コスト

しかし広範に採用されるかどうかを決定する要素は、必ずしもそうした便利さだけではありません。(発展途上国での採用を検討する場合には特に) 絶対的なコスト、そして価値に対する相対コストの面から、より正確な判断が下されることもあります。クライアントがどの程度「シン」であるかはコストに直結します。システムの能力が低ければ製造コストが低くなるからです。同様に、クラウド・ベースのソフトウェアのコストは、そのソフトウェアが広範に採用されるかどうかに直結します。

創造的なマーケット、そしてコストと価値の比

クラウド・コンピューティング、そしてそれをサポートするシン・クライアントなどの技術によって、さまざまな組織が創造的な方法による出資やマーケティングを検討するようになっています。例えば、OLPC (One Laptop Per Child) では、非常に安価な機器 (現在は 200 米ドル程度) を製造し、教育用にソフトウェアを構成し、そして個人に対してではなく発展途上国の政府に対してマーケティングを行っています。そうすることで、それまでインターネットへのアクセスや技術教育がまったくなかった国々に教育機会を提供しています。こうした活動は、最終的には企業にとって利益になりますが、世界全体にもメリットがあるものです。

OLPC の話題から、そのものが提供する価値を絡めてコストを検討することの重要さがわかります。そこで、「シック」クライアントのトータル・コストについて検討してみましょう。一例として、喫茶店でラップトップ・コンピューターに向かうテクニカル・ライターを考えてみてください。そのラップトップには、このテクニカル・ライターが作業を完成させるために利用できるすべてのリソースが含まれているかもしれません (例えば、ワード・プロセッサー、ページ・レイアウト・プログラム、グラフィックを挿入したり説明図を作成したりするためのダイアグラム・ツール、XML や PDF 用の変換ツールなど)。これらはすべて、ラップトップのなかで自己完結しています。ラップトップのシステムそのもの自体は 2,000 米ドルのコストでデスクトップ・マシンと同等の機能を持っているかもしれません。一方、作業のためにインストールされたソフトウェアのコストは、ラップトップのシステムそのものと同じくらいかもしれず、これらを合計すると 4,000 米ドルの投資ということになります。

対照的に、同じ喫茶店で同じテクニカル・ライターが、シン・クライアントで仕事をすることもできます (このシン・クライアントは、はるかに小型でリソースが制限されたシステムであり、コストは高価なラップトップの 10 分の 1 程度です)。クラウドの中で利用できるソフトウェアとストレージのおかげで、このシン・クライアントはドライブをまったく持たず、非常に単純なプロセッサーを持ち、最新の Web ブラウザーを実行して高速ネットワーク接続をするための必要最低限のリソースを備えているのみにすることも可能です。それでもこのライターはローカル・ユーザーと同じだけのリソースを手にしているかもしれず、場合によってはローカル・ユーザーよりも多くのリソースを手にしているかもしれません。また、バッテリーが切れてしまった場合やラップトップ・コンピューター自体が盗まれてしまった場合にも作業内容には影響がないという安全性が確保されています。

クラウドの中で利用できるソフトウェアによって、ラップトップの場合と変わらない品質の文書を作成することができ、最終的な文書に対してもラップトップの場合と同レベルの処理を行うことができます。しかもそのソフトウェアは、企業が採用することによる補助や、広告、あるいは何か他の創造的な営利プロセスにより、完全に無料です。この結果、ユーザーにとっての合計投資額は 200 米ドルになります。


クラウドと Linux

クラウド・コンピューティングを利用するシン・クライアント用に設計された最高の動作環境であるためには、以下の特徴を備えている必要があります。

  • 高度なカスタマイズが可能
  • 安価な、さらには無料のオペレーティング・システム
  • 必要なアプリケーションがすべて安価、あるいは無料
  • ネットワーク機能がオペレーティング・システムのコアに組み込まれている
  • 超小型の機器に収まるほど小規模
  • 完全なラップトップ・コンピューターを実行できるほど柔軟で強力
  • バッテリー寿命を最大限に延ばす低消費電力

Linux はこうした基準をすべて満たします。Linux は、モバイル機器や、エンタープライズ機器、そして専用のコンシューマー機器 (ブック・リーダーやセットトップ・ボックスなど) を含む組み込み機器にも採用されつつあります。また仮想化によって、Windows® や Mac OS X、その他のオペレーティング・システム用に作成されたアプリケーションを Linux で実行することもできます。

Linux: クラウドのためのオペレーティング・システム

Linux は組み込みオペレーティング・システムとして、成熟した現実的なものとなっています。Linux が (コストの点でも使用料不要のライセンスの点でも) 無料であることは、かつてユニット単位で高額の使用料を請求する数社のみに独占されていたマーケットに革命を起こしました。今や Linux ではリアルタイム性がサポートされており、これまで独自のリアルタイム・オペレーティング・システムでは想像できなかったほどの柔軟性を持った、構造化されたドライバーがサポートされ、また重要なアプリケーションがこれまでにないほど豊富に入手できるようになっています。Linux は、少なくとも 4 つのネットブック・オペレーティング・システムのベースとして使われており、スマートフォンの爆発的な成長を導き、今後 5 年から 10 年の間にマーケット・シェアをさらに拡大し続けると見られています。

Linux は、その柔軟性、ユーザーによる各種制御、電力管理機能、そして全体的な安定性から、再利用された古いシステムにも非常に適しています。ホスト・オペレーティング・システムの代わりに (あるいはホスト・オペレーティング・システムに追加して) Linux をロードすることで、古いマシンに新しい命を吹き込むことができます。

クラウドにアクセスするためのアプリケーション

アプリケーションに関してはどうなのでしょう。クラウドにアクセスするためにはオペレーティング・システム以上の何かが必要であり、この場合にもコストを考慮する必要があります。クラウドによってシン・クライアントを利用できるようになりましたが、シン・クライアントを安価にする上で重要なことは、シン・クライアント上で実行するソフトウェアのコストを抑えることです。

ほとんどの開発者が知っているように、ネットワーク指向で最も強力なアプリケーションのいくつかは完全に無料です。その例としては、Web ブラウザー (Firefox、Opera、Chrome など)、E メール・ソフトウェア (Thunderbird や Evolution)、インスタント・メッセージング (Pidgin や Trillian など)、そしてマルチプラットフォーム・アプリケーション環境 (例えば Java™ 技術) などがあります。これらの 4 つのタイプのアプリケーションを組み合わせるだけでも非常に強力なシン・クライアントを構成することができ、いずれの場合も完全に無料です。

ただし、無料でオープンソースのオペレーティング・システムやアプリケーションがあるからといって、機器にまったくコストがかからないというわけではないことに注意してください。オープンソース開発者 Jamie Zawinski の有名な言葉「無料のソフトウェアは、あなたの時間に価値がない場合にのみ無料である」が示すように、無料のソフトウェアをベースにシステムを設計、実装するためには、独自ソフトウェアを評価する場合とまったく同じように、ある程度の量の作業を覚悟する必要があります。しかしベースとなる製品が無料であり、そのソースコードを入手できることから、たとえ作業に少し余分に時間かかるとしても、作業した時間から得られる価値は有料のソフトウェアの場合よりもはるかに高いのです。

こうしたことを考えると、現在 10 万人を超える組み込み Linux 開発者がおり、その数が増え続けていることは驚くに当たりません。


現在どのようなシン・クライアントが存在するのか

このセクションでは、現在市販されているシン・クライアントについて、いくつかのタイプを説明します。これらのクライアントの多くは新しい機器であり、まだコンシューマーや企業の間にニッチを見つけようとしている最中です。これらのクライアントはどれも、いくつか共通の特徴を持っています。つまり、これらのクライアントが実行する機能のわりに、クライアント自身にはストレージや処理能力はほとんどなく、どれもクラウド・コンピューティング用に設計されており、Linux や他のオープンソース・ソフトウェアをベースとしたオペレーティング・システムを実行します。

ネットブック

ネットブックは、小型、そして (最近の基準では) 処理能力が低いものの、フル機能を持つラップトップであり、通常はワイヤレス・ネットワーク機能をサポートしています。ネットブックはシン・クライアントとして使用されるように設計されており、多くのネットブックにはファンやディスク・ドライブが付いていません。

ネットブックの例としては、OLPC XO、Asus EEE PC、MSI Wind などがあります。これらの大部分は Fedora や Ubuntu などフル機能の Linux ディストリビューションを実行しますが、一部のネットブックには専用に開発されたディストリビューションがあります。例えば OLPC には、教育関係者によって学習環境として開発された Linux ベースの Sugar オペレーティング・システムが使われています。また標準的な Windows や Apple システム上で実行する Sugar インターフェースもあります (詳細は「参考文献」を参照)。

MID

MID (Mobile Internet Device) は極めて小さなサイズの機器であり、タッチスクリーンと、オプションとして親指キーボードを備えています。MID は UMPC (Ultra-Mobile PC) とも呼ばれ、ワイヤレス・ネットワーク機能をサポートし、モバイル用途専用に設計されています。(MID は携帯電話のサイズとほぼ同じです。) ネットブックと MID の多くは同じプロセッサーを使用しており、両者の間の主な違いはサイズです。ただし一般的には MID の方が能力は劣っています。つまり MID の方がストレージは小さく、メモリーが少なく、画面は小型です。

MID の例には、Nokia N810、Sony Vaio P、Acer Aspire ONE などのシリーズがあります。MID として知られている機器の大部分は、何らかのバリエーションの Linux を実行します。特に Nokia の機器は、カーネルとミドルウェアを組み合わせたプラットフォームである Maemo を実行します。Maemo のユーザー環境は比較的制限されており、アプリケーションがリソースを利用できるように最適化されていますが、一部の開発者はデスクトップに代わり得る環境を構築しています。また、Ubuntu MID Edition もあります。これを Intel® ベースのミドルウェア・セット上で Moblin と組み合わせてビルドすると強力なオペレーティング環境を実現することができます。

スマートフォン

携帯電話を大きくしたスマートフォンは、当初、E メールを読んだり Web をブラウズしたりするためのエンタープライズ用機器でした。そのスマートフォンの人気は、現在までに爆発的に高まりました。スマートフォンの多くは親指キーボードを備え、高速インターネットに常時接続されています。これは 2.5G や 3G の携帯電話用のデータ・ネットワークが同時に大きく拡張されているためです。

キーボードを備えたスマートフォンの例には、新しい Palm Pre、HTC G1、OpenMoko プロジェクトなどがあります。キーボードを持たないものとしては、Motorola Krave ZN4、Samsung Anycall SCH-i859、Emblaze Mobile Edelweiss、そしてフランスの会社 Purple Magic による Purple Magic のリファレンス・デザインなどがあります。これらのスマートフォンはすべて Linux をベースにしています。

また Linux のバリエーションを実行する新しい携帯電話が最近数多く発表されています。スマートフォン専用に設計された Linux ディストリビューションには、Android (Google の製品) や、スマートフォンの標準化組織 LiMo Foundation に基づくソフトウェアがあります。

専用機器

基本的な機能をネットワークに依存する専用機器もいくつかあります。電子ブック・リーダーには、本をダウンロードするための何らかの手段がなければなりません。Amazon の Kindle は、携帯電話ベースのネットワーク接続を使って Amazon のサーバーに直接接続しています。(Kindle が Linux を実行することに注目してください。) ネットワーク機能を持った他の専用機器には、TiVo の DVR (Digital Video Recorder) や Roku の Netflix Player というビデオ・ストリーミング・セットトップ・ボックスがあり、どちらも Linux を実行します。

ハイブリッド機器

ハイブリッド・クラウド・コンピューターとでも呼ぶことが最適と思える新しい機器がマーケットに登場しつつあります。これは標準的なオフィス用のラップトップですが、興味深い特徴を持っています。その特徴とは、Linux ベースのシン・クライアントがハードウェアに直接組み込まれていて、キーボード、画面、ネットワーク接続を共有するのです。1 つの筐体に 2 つのコンピューターが入っているのは奇妙に思えるかもしれませんが、その便利さは次の点から明らかです。つまりそのシン・クライアントは電源が入れられると携帯電話のように即座にネットワークに接続され、その状態を標準のバッテリーで最大 18 時間維持することができ、しかも必要に応じてスリープ状態に入るのです。するとユーザーはもっと本格的なマシンを立ち上げることができるのです。これはローカル・バックアップを備えた真のクラウド・マシンです。

現在、唯一のハイブリッド機器は Dell の Latitude E4200/E4400 シリーズ (この機能は Latitude ON と呼ばれています) ですが、さらに多くのハイブリッド機器が近い将来に計画されています。


環境に配慮した Linux とクラウド

クラウド・コンピューティングにも、Linux ベースのシン・クライアントを使う場合にも、環境面でのメリットがあります。

クラウド・コンピューティングはリソースを一元化します。これはつまり、負荷の重い処理はすべて、「クラウドの中の」どこかにある大規模な高速マシン上で行われるということです。一部の会社、特に Google は、この概念を本格的に考慮し、(風力発電機が大量に設置されている) オレゴン州やオランダの Eemshaven など、発電所に物理的に近い場所にサーバー・ファームを設置しています。送電によって電力効率が大きく低下することを考えると、こうした努力は地球にとっても企業にとっても良いものです。また Google は (有名なことですが)、波力発電を利用した水上サーバー・ファームの特許を取っています。こうすることでサーバー・ファームと電力源の場所が同じになるだけでなく、極めて環境に配慮したシステムとなります。

Linux シン・クライアントを利用するメリットは他にもあります。第 1 に、「シン」ということは、その中にあるハードウェアが低消費電力ということであり、従って高価なラップトップよりもはるかに低消費電力ということです。第 2 に、Linux シン・クライアントが実行する Linux には、たとえ古いハードウェアの場合であっても、電力管理に関して優れた点が数多くあります。

第 3 に、最も重要な点として、Linux は実質的にあらゆるハードウェア上で実行することができます。古いコンピューターを電子機器用の廃棄場所に捨てる代わりに、新しい安価なハードディスクを追加し、あるいは単純に CD または UFD (USB Flash Drive) からブートさせることで、シン・クライアントとして再利用することができるのです。

そうすれば地球は皆さんに感謝してくれるはずです。

参考文献

学ぶために

製品や技術を入手するために

  • シン・クライアントに適した一般的な無料の Linux 環境には以下があります。
    • Ubuntu MID Edition
    • Maemo
    • OLPC の Sugar
    • Moblin (注: Moblin はオペレーティング・システムではなくミドルウェアであり、多くの Linux ディストリビューションと一緒にパッケージ化することができます。)
  • developerWorks から直接ダウンロードできる IBM ソフトウェアの試用版を利用して、皆さんの時期 Linux 開発プロジェクトを構築してください。

議論するために

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